Kas yra vandenilinė jungtis?

Vandenilio jungtis yra santykinai silpna jungtis, kurią vandenilio atomai sudaro su elektronegatyviais azoto, deguonies arba fluoro atomais. Vandenilio ryšiai yra silpnesni nei joniniai, kovalentiniai ir metaliniai ryšiai, bet vis tiek yra šiek tiek stiprūs, o jų energija paprastai yra nuo 5 iki 30 kJ/mol. Priešingai, silpnų kovalentinių ryšių energija yra apie 155 kJ/mol. Vandenilio ryšys gali būti tarpmolekulinis (tarp molekulių) arba intramolekulinis (tarp skirtingų molekulės dalių) ryšys. Šio tipo ryšys gali atsirasti tiek organinėse molekulėse, kaip DNR, tiek neorganinėse molekulėse, tokiose kaip vanduo. Vandenilio jungtis iš dalies yra atsakinga už sudėtingą antrinę ir tretinę baltymų struktūrą.

Labiausiai paplitęs ir paprasčiausias vandenilio jungties pavyzdys yra vandenyje, kur kiekviena vandens molekulė yra sujungta su keturiomis gretimomis vandens molekulėmis per vandenilio ryšį. Kiekvienoje vandens molekulėje esantis deguonies atomas turi du pavienius elektronus, su kuriais greitai susijungia vandenilio atomai kitose vandens molekulėse. Be to, du vandenilio atomai, prijungti prie kiekvieno deguonies jungties, jungiasi su deguonies molekulėmis gretimose vandens molekulėse. Šis tarpmolekulinis ryšys yra atsakingas už santykinai aukštą vandens virimo temperatūrą. Vanduo turi labai aukštą virimo temperatūrą, palyginti su medžiagomis, sudarytomis iš panašaus dydžio molekulių. Jei šių ryšių nebūtų, vanduo virtų panašioje temperatūroje kaip anglies dioksidas (kuris verda -78 °C arba -108.4 °F temperatūroje), o gyvybė, kaip mes žinome, būtų neįmanoma.

Vandenilio jungtis susideda iš vandenilio jungties akceptoriaus, tikslinio atomo ir vandenilio jungties donoro, paties vandenilio atomo. Kartais tokiose molekulėse kaip chloroformas (CHCl3) anglis gali įsitraukti į vandenilio ryšį, ypač kai ją supa elektronegatyvūs atomai, tokie kaip chloras. Vandenilio jungtis yra neįprasta ir dažnai vadinama elektrostatine dipolio ir dipolio sąveika (silpna tarpmolekulinė sąveika), sujungianti jį su trumpesniais ryšiais, atsirandančiais dėl momentinių kvantinių elektros krūvio svyravimų, tačiau ji taip pat turi daug daug stipresnių kovalentinių ryšių savybių. kur elektronų debesys iš tikrųjų tiesiogiai persidengia. Šios charakteristikos apima kryptingumą, stiprumą, gamybos tarpatominius atstumus, mažesnius nei būdingi trumpalaikėms van der Waals sąveikoms, ir ribotą sąveikos partnerių skaičių, o tai yra stipresnių ryšių diagnostika.

Vandenilinių jungčių ilgis skiriasi priklausomai nuo jungties stiprumo, temperatūros ir slėgio. Ryšio stiprumas taip pat priklauso nuo daugelio veiksnių, įskaitant temperatūrą, sukibimo kampą, slėgį ir aplinką. Vandenyje tipinis vandenilinės jungties ilgis yra 1.97 Å (197 pm).